地面蒸發(fā)過(guò)程是陸地（巖）土體與外界大氣發(fā)生質(zhì)量、熱量交換的過(guò)程,也是地球水文循環(huán)的一個(gè)重要組成部分。大約35～40%的降雨量流入河流或滲入地下,剩余的降雨量均蒸發(fā)進(jìn)入大氣層,陸地年平均蒸發(fā)量大約是0.5m/y。蒸發(fā)對(duì)地表能量平衡產(chǎn)生重要影響,超過(guò)一半的地表凈輻射量是消耗于地面蒸發(fā)。地面蒸發(fā)直接影響地面與大氣之間的水循環(huán)及土壤水分時(shí)空重分布,從而間接影響當(dāng)?shù)貧夂驐l件、地表水徑流總量、地下水損失及當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用水資源管理政策等。本文針對(duì)氣候因素作用下蒸發(fā)過(guò)程中土體水-汽-熱運(yùn)移傳輸耦合問(wèn)題,主要對(duì)土體內(nèi)蒸發(fā)面動(dòng)態(tài)發(fā)展模式展開(kāi)研究;考慮土體孔隙氣體的多種運(yùn)移機(jī)制,重點(diǎn)分析水蒸氣彌散運(yùn)移規(guī)律及機(jī)理;考慮土體孔隙液態(tài)水非平衡相變情況,探討非平衡相變下土體蒸發(fā)過(guò)程特點(diǎn)及相變率變化規(guī)律;建立大氣層自由流與多孔介質(zhì)土體兩相流耦合模型,研究主要?dú)夂蛞蛩�、土體參數(shù)、界面條件對(duì)土體蒸發(fā)過(guò)程的影響規(guī)律及機(jī)理。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于土體中水-汽-熱耦合模型,分析在外界氣候因素晝夜波動(dòng)下土體蒸發(fā)過(guò)程中水、汽、熱時(shí)空分布規(guī)律及蒸發(fā)面動(dòng)態(tài)發(fā)展模式,在此基礎(chǔ)上提出兩種蒸發(fā)面發(fā)展模式判別方法,結(jié)合蒸發(fā)特征長(zhǎng)度理論... 

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景、意義及目的
        1.1.1 研究背景、意義
        1.1.2 研究目標(biāo)
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多孔介質(zhì)水汽熱耦合模型
        1.2.2 大氣單相自由流-多孔介質(zhì)二相流耦合模型
        1.2.3 土體蒸發(fā)過(guò)程動(dòng)態(tài)發(fā)展
        1.2.4 數(shù)值模擬軟件
    1.3 研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線(xiàn)
        1.3.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
2 大氣蒸發(fā)作用下土體水-汽-熱傳輸機(jī)理研究
    2.1 COMSOL數(shù)值軟件簡(jiǎn)介
    2.2 數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 質(zhì)量連續(xù)方程
        2.2.2 能量守恒方程
    2.3 模型參數(shù)、初始及邊界條件
    2.4 模擬結(jié)果分析
        2.4.1 土體蒸發(fā)面發(fā)展規(guī)律
        2.4.2 土體含水率及基質(zhì)勢(shì)
        2.4.3 土體溫度及地表能量
        2.4.4 蒸發(fā)過(guò)程
    2.5 分析討論
        2.5.1 蒸發(fā)面發(fā)展方式
        2.5.2 蒸發(fā)特征長(zhǎng)度
    2.6 本章小結(jié)
3 基于水-汽-熱兩相流的土體中水蒸氣彌散作用機(jī)理研究
    3.1 理論方程
        3.1.1 連續(xù)性方程
        3.1.2 達(dá)西定律
        3.1.3 能量守恒方程
        3.1.4 方程主變量
        3.1.5 邊界條件、初始條件
    3.2 方程參數(shù)確定
        3.2.1 氣相、液相密度
        3.2.2 相對(duì)滲透系數(shù)、動(dòng)力粘滯系數(shù)
        3.2.3 土體中氣相擴(kuò)散、彌散系數(shù)
        3.2.4 土水特征曲線(xiàn)
        3.2.5 分子含量
        3.2.6 比焓、比內(nèi)能與土體有效導(dǎo)熱系數(shù)
    3.3 水蒸氣質(zhì)量彌散機(jī)理分析
        3.3.1 彌散與擴(kuò)散系數(shù)
        3.3.2 水分通量變化規(guī)律
        3.3.3 彌散作用機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
4 兩相流中液汽非平衡相變規(guī)律及機(jī)理研究
    4.1 基本數(shù)學(xué)方程
        4.1.1 物理場(chǎng)方程
        4.1.2 非平衡相變率公式
    4.2 數(shù)值模擬方法及邊界條件
    4.3 模擬結(jié)果及討論
        4.3.1 非平衡相變與平衡相變的結(jié)果比較分析
        4.3.2 非平衡相變模型相變率分析
        4.3.3 相變率經(jīng)驗(yàn)系數(shù)B
    4.4 本章小結(jié)
5 基于自由流—兩相流耦合模型的蒸發(fā)過(guò)程分析
    5.1 外界大氣層的基本方程
    5.2 界面耦合條件
        5.2.1 力學(xué)平衡
        5.2.2 熱平衡
        5.2.3 化學(xué)平衡
    5.3 數(shù)值模型建立
        5.3.1 主要變量的確定
        5.3.2 邊界條件
        5.3.3 初始條件
    5.4 結(jié)果分析
        5.4.1 水-汽-熱分布規(guī)律
        5.4.2 各種因素的影響結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 A 主要符號(hào)意義與單位
攻讀學(xué)位期間研究成果



本文編號(hào)：3655370